实验04探究平面镜成像特点实验(解析版).docx

实验四、探究平面镜成像的特点【实验目的】 ：探究平面镜成像特点【实验器材】 ：两支完全一样的蜡烛、一块玻璃板、一个光屏、火柴、刻度尺【实验步骤】 ： 将玻璃板垂直置于桌面，在玻璃板的一 侧立一支点燃的蜡烛，透过玻璃板观察其另一侧面的蜡烛的像。 将光屏放在像的位置，不透过玻璃板，直接观察光屏上有无像。 将相同的未点燃的蜡烛放在像的位置，观察像与蜡烛的大小关系。 移到蜡烛的位置，观察其像的大小有无变化。 量出蜡烛和像到玻璃板的距离。实验数据】像与物的大小关系物体与玻璃 的距离( cm )像与玻璃的距离 (cm)物像连线与镜面的关系实像或虚像位置 1位置 2位置 3【实验结论】 ：平面镜成像特点：1. 像和物大小相等 ；2. 像到镜面的距离和物到镜面的距离相等3. 像和物的连线与镜面互相垂直 ；4. 平面镜所成像是 虚 像。【考点方向】 ：1、平面镜成像的原理是： 光的反射 。2、镜面的选择与放置： 用薄的 茶色 透明 玻璃代替平面镜的目的是 便于确定像的位置 ；由于玻璃板的前 后表面均能反射成像， 为了减小两个像之间的干扰， 玻璃板要 薄 一些较好。 放置时玻璃板要和纸面 垂直 ， 否则玻璃板后的蜡烛无法与像完全重合 。3、像的位置与大小：选取两段完全相同的蜡烛的目的是 为了比较像与物的大小关系 ，拿一支没有点燃的 相同蜡烛在玻璃板后寻找蜡烛像的位置时， 眼睛应在玻璃板前侧从不同角度观察， 同时移动玻璃板后面的蜡 烛，直到跟前面那支蜡烛的像 完全重合，说明 ：像和物的大小相等 。（1）镜前蜡烛点燃， 目的是成像清晰 ；镜后蜡烛不点燃， 替代镜前蜡烛的像，用到了 “等效替代法 ”。（2）平面镜成像是光的反射现象，在镜前 反射光线所在的区域可以观察到物体的像，在镜后无法观察到物体的像， 因为镜后没有反射光线进入人眼。 即 “镜前观察，镜后成像 ”。4、多次测量探求规律：要分析像距和物距的关系，就要改变物距并用刻度尺多次测量记录像距和物距，比 较得出像距等于物距的结论， 多次测量的目的是 得出普遍结论 。使用有刻度的方格纸， 其目的是便于比较 像距与物距的关系 。5、虚像的理解和应用： 人眼逆着反射光线看到镜后的像点，是反射光线反向延长线的交点，没有实际光线 的会聚，是虚像，光屏 不能 承接 。6、像的亮度： 像的亮度取决于物体和环境的光线亮度关系 。可以在 较暗 的环境中观察蜡烛的像；若用棋 子或圆斑小人代替蜡烛时，若像不清晰，可以用激光灯照亮棋子或小人， 注意要照亮朝向镜面的一侧。7、如果在实验过程中， 垂直于桌面的玻璃板向蜡烛方向倾斜， 那么看到玻璃板另一侧的像会怎么变化： 像 的大小不变，像的位置会升高，与未点燃的蜡烛不在重合 。8、评估：（ 1）像无法和蜡烛重合，可能是因为平面镜放置时与纸面 不垂直 。（2）分析像距与物距关系时， 一组数据太少 ， 结论没有普遍性 。9、结论：平面镜成像时，像的大小取决于 物的大小 ， 像距取决于 物距 。【经典例题】 ：【母题】： 在学习了 “探究平面镜成像特点 ”的实验后，聪明的小明也在家里也独自完成了实验，小明的实验 步骤如下：2）选择玻璃板时，应该选用选填 “较薄的 ”或 “较厚的 ”），请说出其中的理由是：3）聪明的小明认为不用玻璃板也能完成实验探究。他利用生活中梳洗用的两块小镜子，如图甲所示，将两块平面镜分开一定距离固定于不锈钢框架上，将铅笔A 放在平面镜前，可以看见铅笔通过平面镜成上下两段不完整的像（选填 “虚 ”或“实”），此像虽然不完整，但比玻璃板成像要，理由是：是：B 的目的4 ）小明用与铅笔 A 完全一样的铅笔 B 找到了铅笔 A 像的位置，选择完全一样的铅笔，他具体的操作是：5）小明经过测量和比较得出：像与物的大小；像与物到镜面的距离6）为了消除平面镜厚度对物距和像距测量的影响，小明用图乙的方法测出了物距和像距，图丙为图乙的简化图，图丙中表示像距（选填 “BD”或 “BC“）。7）如果把铅笔 A 远离平面镜， 你看到的像会选填 “远离 /靠近 ”），像的大小会变填“变大”、 “不变 ”变“小 ”）答案】：1）即能看到像，也能透过玻璃板看到另一侧的物体，便于确定像的位置；2）由于玻璃板前后两个面都能成像，会有重影，较厚的玻璃板形成的重影比较明显，影响实验探究。3）虚；清晰；玻璃板既能透光又能反射光，平面镜只能反射光，故用平面镜反射的光多，成像清晰；4）便于比较像和物的大小关系；将铅笔B 放在平面镜后，使 B 与 A 的像看起来是一个完整的铅笔；5）相等；相等；6）BD。7）远离；不变。解析】：1）我们一般选用玻璃板代替平面镜，这样既能看见物体的像，也能透过玻璃板看见另一侧的物体，便于 确定物体像的位置；（2）由于玻璃板前后两个面都能成像，会有重影，较厚的玻璃板形成的重影比较明显，在实验测量研究是 成像特点规律时形成的误差较大，影响实验探究的结果。（3）铅笔射线平面镜的光经平面镜反射后不能会聚成像，而反射光线的反向延长线会聚在一起形成虚像； 玻璃板既能透光又能反射光，平面镜只能反射光，故用平面镜反射的光多，成像清晰；（4），选择一样大小的铅笔 B 便于比较实验中直接比较出像和物的大小关系； 为了确定像的位置，小明将铅笔 B 放在平面镜后，使 B 与 A 的像看起来是一个完整的铅笔；（5）根据平面镜成像特点可知，像与物的大小相等；像与物到镜面的距离相等；（ 6）AD 是物体到平面镜的距离即物距，根据物体到平面镜的距离等于像到平面镜的距离知，BD 是像到平面镜的距离即像距。（ 7）根据平面镜成像特点，像和物是等大的，像的大小取决于物的大小，A 铅笔远离平面镜时，大小没有发生变化， 因此像不会变化； 像距和物距也是相等的， 物体远离平面镜， 物距变大， 那么像距也会随之变大， 因此像是远离平面镜。练习 1：（ 2019 枣庄） 如图甲是探究 “平面镜成像特点 “的实验装置图。（1）实验时，不采用平面镜面采用透明薄玻璃板， 不仅能观察到蜡烛的像， 也便于（2）在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A ，可以看到蜡烛 A 在玻璃板后面的像，取一支外形相同但不点燃的蜡烛B 在玻璃板后面移动，直到看上去它跟蜡烛 A 的像完全重合。在比较物与像的大小关系时，蜡烛 B 替代的 是 （选填 “蜡烛 A 的像”或“蜡烛 B 的像”），看到蜡烛是由光的 （填 “反射”或“折射”）形成的。（3）移去蜡烛 B ，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上（选填 “能 ”或 “不能）呈现蜡烛 A 的像。（ 4）实验过程中如果玻璃板没有垂直架在纸上，而是如图乙所示倾斜，蜡烛A 的像应是 图中的选填 “A1”、“A2”或 “A3”）。答案】：1）确定像的位置； （2）蜡烛 A 的像；反射；（3）不能；（4）A 1。解析】：（1）该实验采用透明薄玻璃板代替日常使用的平面镜，玻璃板是透明的，观察到A 蜡烛像的同时，也能观察到蜡烛 B，当蜡烛 B 和蜡烛 A 的像重合时，蜡烛 B 的位置便是蜡烛 A 的像的位置；（2）在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A ，拿未点燃的蜡烛 B 竖直在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的前侧观察，直至它与蜡烛 A 的像完全重合；在比较物与像的大小关系时，蜡烛 B 替代的是蜡烛 A 的像；看到蜡 烛是由光的反射形成的；（3）移去后面的蜡烛，并在所在位置上放一光屏，则光屏上不能接收到蜡烛烛焰的像。所以平面镜所成的 像是虚像；（4）实验过程中如果玻璃板没有垂直架在纸上，而是如图所示倾斜，物与像关于镜面对称，蜡烛A 的像应是图中的 A1； 练习 2：（2019 德州） 利用图甲装置探究 “平面镜成像的特点 ”：在水平桌面上铺一张白纸，再将玻璃板竖立 在白纸上，把一支点燃的蜡烛 A 放在玻璃板前面，再拿一支外形完全相同但不点燃的蜡烛 B 竖立在玻璃板后面移动，直到看上去它跟蜡烛 A 的像完全重合。1）把光屏放在玻璃板后，无论如何移动，都不能承接到蜡烛A 的像，说明平面镜所成的像是 像。2）图乙是小强某次测量蜡烛 A 到平面镜的距离 L 为cm；将蜡烛靠近玻璃板，像的大小将选填 “变大”、“变小”或“不变 ”）（3）若将玻璃板向左倾斜，如图丙所示，观察到蜡烛A 的像的大致位置在图中的（选填 “”或“ ”）处。答案】：（1）虚；（2）3.50；不变；（3）。【解析】：（1）光屏不能承接虚像 ,只能承接到实像 ,光屏放在玻璃板后 ,无论如何移动 ,都不能承接到蜡烛 A 的像 ,说明平面 镜所成的像是虚像。（2）由图知 :此刻度尺的分度值为 1 mm,物体左侧与 0刻度线对齐 ,右侧与 3.50 cm 对齐,则长度为 3.50 cm。平面 镜所成的像与物的大小相同 ,将点燃的蜡烛逐渐靠近玻璃板 ,它的像将大小不变。（3）如图所示 ,作出蜡烛火焰关于平面镜的对称点 ,可知在实验中如果把玻璃板向左倾斜,观察到蜡烛的像的大致位置在图中的处。练习 3：（ 2019 绥化） 某兴趣小组用如图所示的器材 “探究平面镜成像的特点 ”。实验中蜡烛放在水平面上， 玻璃板竖直放置。请回答下列问题。（1）用透明玻璃板代替平面镜的目的是。应选择（选填 “薄 ”或 “厚 ”）玻璃板进行实验。（2）将点燃的蜡烛 A 放在玻璃板前 5cm 处，小丽沿垂直板面方向将 A 以 5cm/s 的速度远离玻璃板， 2s 后 放稳。则未点燃的蜡烛 B 与 A 相距 cm 才能与 A 的像完全重合。（3）将光屏放到像的位置，光屏上（选填 “能”或“不能 ”）承接到像。（4）若玻璃板上端向左倾斜（如图） ，蜡烛 A 在玻璃板中成像的位置会（选填 “偏高”或“偏低 ”）【答案】：（1）便于确定像的位置；薄； （2）30；（3）不能；（ 4）偏高。【解析】：（1）玻璃板透明，来代替平面镜，虽然成像不如平面镜清晰，但却能在观察到A 蜡烛像的同时，也能观察到哦 B 蜡烛，便于确定像的位置，这是等效替代法。实验中为了减小误差，防止出现明显的重影，所以用 薄的玻璃板进行实验。2）在远离玻璃板时，像的大小不变，由速度公式可以计算A 蜡烛移动的距离 s=vt=10cm ，此时 A 蜡烛距平面镜的距离为 5+10=15cm ；根据平面镜成像特点可得： B 蜡烛应与 A 相距 15+15=30cm ，这样才能与 A 的 像完全重合；（3）因为光屏只能接收实像，不能接收虚像，所以移去蜡烛B ，并在其所在位置放一光屏，光屏不能接收到蜡烛的像，从而说明平面镜成的是虚像；由平面镜成像特点，物与像关于镜面对称可知：玻璃板如果不竖 直放置，蜡烛 A 的像会偏高。练习 4：（ 2019 阜新） 在“探究平面镜成像特点 ”实验中：（1）平面镜成像原理是。（2）实验中用玻璃板代替平面镜的原因。（ 3）为了比较像与物大小关系，选取两支_ _的蜡烛。（4）无论怎样水平移动蜡烛 B，都不能与蜡烛 A 的像重合，原因是 。（ 5）判断平面镜成虚像的方法是 。（6）平面镜成像时像和物到平面镜的距离 。【答案】（1）光的反射（2）便于准确确定像的位置（3）完全相同（4）玻璃板与桌面不垂直（5）在 B 处放一个光屏，眼睛在 B 侧观察，如果光屏上没有像，那么，所成像为虚像（6）相等【解析】（1）平面镜的成像原理是利用光的反射。（2）用透明的玻璃板代替平面镜，能够同时观察到原物体和用来代替像位置的物体，便于准确确定像的位 置。（3）为了比较物体与像的大小关系，实验时需要用两个完全相同的蜡烛。（4）像与物体不能重合，可能是由于玻璃板与桌面不垂直，导致蜡烛A 所成的像可能偏高或偏低，无法与蜡烛 B 重合。（ 5）平面镜成的像是光的反射形成的，蜡烛A 的光线经玻璃板反射，被人眼接收，才能看到像，故为了判断所成的像是虚像还是实像，应在 B 处放一个光屏，眼睛在 B 侧观察，如果光屏上没有像，那么所成像为 虚像。（6）平面镜成像时，像和物到平面镜的距离相等。练习 5：（ 2019 荆州） 如图 1 所示是探究 “平面镜成像特点 ”的实验装置实验步骤如下：把一支点燃的蜡A 的像完烛 A 放在玻璃板前面，再拿一只完全相同的蜡烛 B 竖立在玻璃板后面移动，直到看上去跟蜡烛 全重合，此时在白纸上记下蜡烛 A 和蜡烛 B 的位置移动点燃的蜡烛，多做几次实验1）实验过程中蜡烛2）选取两支相同的蜡烛是为了比较像与物的_关系A 的像，3）实验中若移开蜡烛 B ，将光屏放在像的位置，不透过玻璃板，直接观察光屏，看不到蜡烛说明平面镜成的是 （选填 “虚像 ”或“实像 ”）4）如图 2 所示，玻璃板原来沿直线 BC 竖直放置，若实验中将玻璃板沿顺时针方向转过一定角度（ < 90o）后，蜡烛 A 成的像移动到点 A 1 处，已知图中方格均为边长相等的正方形，则 =【答案】（ 1）不需要； （ 2）大小； （ 3）虚像；（4） 45°；【解析】1）实验中蜡烛 B 的作用是确定像的位置以及比较物与像的大小关系，故不需要点燃；2）选择大小完全相同的蜡烛是为了比较所成像与物的大小关系；3）光屏所能承接的像是实像，平面镜所成的像光屏无法承接，故为虚像；4）由于平面镜的成像特点， 物与像的连线与平面镜垂直且到平面镜距离相等，可作图如下图， 因此 =45°。练习 6：(2019 江西) 公共场所中经常看到有人饶有兴趣地低头玩手机游戏， 殊不知手机中还有很多其它功 能。爱好物理的 “620“创新小组的同学们，发现手机有一种“镜子 “功能。于是，激起了他们探究平面镜成像特点的兴趣。【设计实验】 由于用手机中的 “镜子 ”作平面镜进行实验，无法找到像的位置.于是他们选用了玻璃板、规格相同的两个棋子、白纸等，组装成如图所示的实验装置。【进行实验与收集证据】(1) 小华同学将棋子 A 移到玻璃板前某位置不动，小普同学在板一领帮忙移动棋子B ，无能小普在水平桌面上怎样移动棋子 B，小华都看不到棋子 B 与棋子 A 的像重合。善于观察的小林同学发现这是因为玻璃板与桌面 ，调整后，小华便能看到棋子 B与棋子 A 的像完全重合。(2) 把棋子 A 在玻璃板前移动多次， 同时调整玻璃板后棋子 B 的位置， 每次都使得棋子 B 与棋子 A 的像的位 置重合，这不仅可以找到像的位置，还可以比较出像与物的 关系。(3) 实验中还需要 ，用来测量像与物到玻璃板的 。【分析与论证】平面镜成像的特点是 :像与物的大小 ；像与物到镜面的距离 。利用数学中的知识，平面镜成像的规律也可以表述为：像与物关于镜面 。【答案】：(1). 垂直 (2). 大小 (3). 刻度尺 (4). 距离 (5). 相等 (6). 相等 (7). 轴对称【解析】：(1)研究平面镜成像 ,把棋子 A 放在玻璃板前面 ,我们透过玻璃板就可以看到棋子 A 所形成的虚像 ,虚像的位置 与玻璃板摆放有关 ,只有当玻璃板与桌面垂直时 ,棋子 A 所形成的虚像才会与桌面垂直 ,小华移动棋子 B,怎么也看不到棋子 B 与棋子 A 的像重合 ,这说明棋子 A 的像与桌面不垂直 , 玻璃板与桌面不垂直。（2）选用相同的棋子 A 、B,并把棋子 A 在玻璃板前移动多次 ,就是为了便于比较在玻璃板中看到的A 的像 ,与棋子 B 的大小是否一样 ,以便于比较出物与像的大小关系。（3）采用相同的两个棋子 A 、B 可以比较物与像的大小关系 ,但物、像分别到玻璃板的距离关系 ,需要用刻度尺 来测量才能比较。【分析与论证】 通过多次实验不断改变棋子 A 和棋子 B 的位置 ,测量并记录物与像到玻璃板的距离 ,分析实验 现象和数据会发现 , 像与物的大小是相等的 ,像与物到镜面的距离也相等 ,像与物的连线与镜面垂直 ,所以像与 物关于镜面对称。练习 7：（ 2018 淮安） 在 “探究平面镜成像特点 ”的实验中。（1）实验时应选较（选填 “厚 ”或 “薄 ”）的玻璃板垂直放置在水平桌面上。（2）将棋子 A 放在玻璃板的前面，应在玻璃板 （选填“前面”或“后面”）观察 A 经玻璃板所成的像。（3）当棋子 A 远离玻璃板时，像的大小 。（4）将光屏放到像的位置，无法直接在光屏上观察到像，说明所成的像是 像。（5）用木板紧贴在玻璃板背面，挡住玻璃板后面的光，人眼在玻璃板前（选填 “能”或“不能 ”）看见棋子 A 的像。【答案】：（1）薄；（2）前面；（3）不变；（4）虚；（ 5）能。【解析】： （1）玻璃板越薄，两个反射面所在的像距离越近，这样可以使确定的像的位置更加准确，厚玻璃板会形成 两个像，会影响对实验结果的判断；（2）由于平面镜成的是虚像，故在玻璃板前放一支点燃的蜡烛A ，眼睛应该在镜前才能观察到蜡烛A 经玻璃板反射所成的像；3）平面镜成的像与物大小相同，和物到镜的距离无关，人们感觉到的近大远小是一种视觉效果，不影响真实的大小。所以将蜡烛 A 逐渐远离玻璃板，它的像不变。（4）因为虚像不能在光屏上承接，所以将光屏放到像的位置，无法直接在光屏上观察到像，说明所成的像 是虚像。（5）平面镜成的像是光的反射形成的，蜡烛发出的光线经玻璃板反射，被人眼接收，才能看到像，所以用 木板紧贴玻璃板背面，挡住玻璃板后的光，人眼在玻璃板前能看见棋子 A 的像。练习 8：（2018 贵阳） 在探究 “平面镜成像特点 ”的实验中，小明用到了如下器材：白纸、玻璃板、完全相同请完成下列各实验步骤的填空：（ 1 ）如图甲所示将白纸铺于水平桌面上，再把玻璃板竖直置于白纸上，即保证玻璃板与白纸是相互 的，并在白纸上记录下玻璃板所在位置。（2）将物块 a 竖直置于玻璃板前的白纸上，记录下物块底部所在的位置CD，如图乙所示。此时，在一定光线条件下，便可透过 观察到物块 a 正立的像，接下来，小明将物块 b 放在玻璃板后移动，直至 b与 a的像完全重合，这说明了。（3）小明记录下物块 b 底部所在的位置 CD，取出白纸并沿玻璃板底部所在的直线对折后，用一枚细针沿 线段 CD 扎数个眼，打开白纸，发现线段 CD上也布满了针眼。结合步骤（ 2）的结论分析可知：平面镜所 成的像与物是 关系。（4）为了得到具有普遍性的结论，以乙图的视角来看，小明将物块a绕 C 点顺时针旋转至乙图虚线所示的位置后，为了再次确定像的位置，物块 b应绕 C点（选填 “顺时针”或“逆时针”）旋转，并记录下位置。【答案】：（1）垂直；（ 2）玻璃板；像与物体的大小相等； （3）关于镜面对称； （4）顺时针。解析】： （1）实验时，玻璃板要与纸面垂直放置；如果玻璃板与纸面不垂直，根据平面镜所成的像和物体关于平面 镜对称可知，蜡烛的像与蜡烛不在同一水平面上，所以有可能找不到像；（2）将物块 a 竖直置于玻璃板前的白纸上，记录下物块底部所在的位置CD，如图乙所示。此时，在一定光线条件下，便可透过 玻璃板观察到物块 a正立的像，接下来，小明将物块 b 放在玻璃板后移动，直至 b与 a 的像完全重合，这说明了像与物体的大小相等。（3）小明记录下物块 b 底部所在的位置 CD，取出白纸并沿玻璃板底部所在的直线对折后，用一枚细针沿 线段 CD 扎数个眼，打开白纸，发现线段 CD上也布满了针眼。结合步骤（ 2）的结论分析可知：平面镜所 成的像与物是关于镜面对称关系；（4）为了得到具有普遍性的结论，以乙图的视角来看，小明将物块a绕 C 点顺时针旋转至乙图虚线所示的位置后，像物等距，相对于镜面是对称的，像相对于物一起发生运动，为了再次确定像的位置，物块 b 应绕 C点顺时针旋转，并记录下位置。